CN109733503B - 一种机器人腿部结构及机器人 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种机器人腿部结构，包括支架、驱动机构和腿部机构，所述腿部机构为包括前连杆、后连杆、上连杆、中连杆和下连杆的复合连杆机构，所述后连杆上设有第一关节、第二关节和第三关节且其连线形成第一三角形，所述前连杆上设有第四关节，第五关节和第六关节其诶其连线形成第二三角形，所述第一三角形和第二三角形经平移后完全重合，所述驱动机构在后连杆的任意关节处与所述腿部机构联动连接，驱动所述后连杆和与所述后连杆相邻的对应连杆绕同一转动轴线独立转动，使机器人的腿部机构可以完成更多的精细动作，即可以向前弯曲，也可以向后弯曲，增强了机器人运动时的灵活性。

Description

一种机器人腿部结构及机器人

技术领域

本申请涉及机器人领域，尤其涉及一种机器人腿部结构和具有该腿部结构的机器人。

背景技术

机器人技术是目前世界各国科研人员公认的高新技术，它集合了机械设计、计算机与信息处理技术、自动化、传感器应用技术和人工智能技术等多门学科的最新研究成果，可以说机器人技术是当之无愧的机电一体化技术的综合体。

目前各国研究的移动式机器人主要包括轮式机器人、足式机器人和履带式机器人。无论哪种形式的机器人都可以平稳的通过波纹比较小的地面，但是当地面波纹比较大的时候，就会使轮式机器人的能量损耗现象加重，尤其需要指出的是轮式机器人在波纹浮动较大且较软的路面上根本无法正常工作。相比之下，履带式的机器人可以在波纹浮动较大且较软的路面上移动，但机动性会降低而且这种机器人的机身也会出现明显的振动使得运动不平稳。现在研制的足式机器人正好弥补了那两种移动机构的缺陷，成为研究热点。研究人员从动物身上得到灵感设计了很多仿生足式机器人。该类机器人对路况要求相对较低，仅需要有足够多的离散立足点就可以实现稳定行走， Boston Dynamics公司研发的SPOTMINI机器狗已经有能力处理一些简单的家务，能上下楼梯，但是，在它上楼梯后，需要调转180度才能继续下楼梯，这是由于它的腿部结构只能朝单一方向弯曲引起的。

发明内容

鉴于目前机器人腿部结构存在的上述不足，本申请提供一种机器人腿部结构，能够向前、后两个方向弯曲，进而实现更多的腿部动作控制。

为达到上述目的，本申请的实施例采用如下技术方案：

一种机器人腿部结构，包括支架、驱动机构和腿部机构，所述驱动机构固定在支架上，与腿部机构联动连接，所述腿部机构为包括前连杆、后连杆、上连杆、中连杆和下连杆的复合连杆机构，所述后连杆上设有第一关节、第二关节和第三关节且所述第一关节、第二关节和第三关节的连线形成第一三角形，所述前连杆上设有第四关节，第五关节和第六关节，所述第四关节、第五关节和第六关节的连线形成第二三角形，所述第一三角形和第二三角形经平移后完全重合，所述前连杆和所述后连杆间隔设置，所述上连杆通过第一关节与所述后连杆转动配合，所述中连杆通过第二关节与所述后连杆转动配合，所述下连杆通过第三关节与所述后连杆转动配合，所述上连杆通过第四关节与所述前连杆转动连接，所述中连杆通过第五关节与所述前连杆转动连接，所述下连杆通过第六关节与所述前连杆转动连接；

所述驱动机构在后连杆的任意关节处与所述腿部机构联动连接，驱动所述后连杆和与所述后连杆相邻的对应连杆绕同一转动轴线独立转动，使所述第四关节、第五关节和第六关节向前弯曲或者向后弯曲；

所述前连杆向下延伸形成小腿，所述小腿的底端设有足部。

所述支架用来与机器人的躯体或者其它机构进行连接，所述驱动机构用来提供动力，所述腿部机构为一个复合的连杆结构，由于述第一关节、第二关节和第三关节的连线形成三角形和所述第四关节、第五关节和第六关节形成的三角形为两个全等的三角形，使所述第一关节、第二关节、第五关节和第四关节的连线形成平行四边形，所述第二关节、第三关节、第六关节和第五关节的连线形成平行四边形。

所述驱动机构驱动所述后连杆，以及在对应关节处与所述后连杆相邻的连杆独立转动，可以完成更多腿部精细动作的控制。在具体的控制过程中，如果驱动机构驱动所述后连杆和与所述后连杆相邻同速或者同向转动，可以实现腿部的圆周摆动，如果驱动机构以不同的速度同向转动，或者反向转动时，可以实现前连杆的关节处向前弯曲或者向后弯曲，且当后连杆和与之相邻的连杆的夹角为180度或者0度时，各转动关节在同一直线上，可以实现协同运动体最大的伸展或者收缩，实现将腿伸直或者“勾腿”的动作。

优选的，所述驱动机构包括两台独立转动且其转动轴同轴线设置的电机，其中一台所述电机在所述后连杆的任意关节处与所述后连杆联动连接，另一台所述电机在对应关节处与所述后连杆相邻的对应连杆联动连接。

采用两台独立转动的电机来进行控制，一台与后连杆联动连接，另一台电机与前连杆、中连杆或者下连杆其中之一连接，所述电机可以采用自动控制领域常用的伺服电机。在具体的控制过程中，如果两台电机同速或者同向转动，可以实现腿部的圆周摆动，如果两台电机以不同的速度同向转动，或者反向转动时，可以实现前连杆的关节处向前弯曲或者向后弯曲，且当后连杆和与之相邻的连杆的夹角为180度或者0度时，各关节共线，可以实现协同运动体最大的伸展或者收缩，实现将腿伸直或者“勾腿”的动作。且通过控制两个电机的转动方向和转动速度，可以实现更多的腿部动作。此外，所述联动连接可以通过联轴器将电机的转动轴与对应的连杆进行连接，也可以将连杆固定在对应的电机输出轴上，各连杆转动关节可以采用本领域常用的转动连接方式，例如，套接、销轴连接或者轴承连接，各关节处的转动连接方式可以一样，也可以设置为不一样。

优选的，其中一台所述电机在所述第一关节处与所述后连杆联动连接，驱动所述后连杆同步摆动，另一台所述电机配合设置在所述第一关节处，与所述上连杆联动连接，驱动所述上连杆同步摆动，所述后连杆和所述上连杆在所述第一关节处间隔设置且所述转动轴线重合，所述中连杆和所述后连杆在所述第二关节处转动连接，所述下连杆和所述后连杆在所述第三关节处转动连接；

或者，其中一台所述电机在所述第二关节处与所述后连杆联动连接，驱动所述后连杆与所述电机同步摆动，另一台所述电机配合设置所述第二关节处，与所述中连杆联动连接，驱动所述中连杆与所述电机同步摆动，所述后连杆和所述中连杆在所述第二关节处间隔设置且所述转动轴线重合设置，所述上连杆和所述后连杆在所述第一关节处转动连接，所述下连杆和所述后连杆在所述第三关节处转动连接；

或者，其中一台所述电机在所述第三关节处与所述后连杆联动连接，驱动所述后连杆与所述电机同步摆动，另一台所述电机配合设置所述第三关节处，与所述下连杆联动连接，驱动所述下连杆与所述电机同步摆动，所述后连杆和所述下连杆在所述第三关节处间隔设置且所述转动轴线重合设置，所述后连杆和所述上连杆在所述第一关节处转动连接，所述后连杆和所述中连杆在所述第二关节处转动连接。

优选的，其中一台所述电机在所述第一关节处与所述后连杆联动连接，驱动所述后连杆同步摆动，另一台所述电机配合设置在所述第一关节处，与所述上连杆联动连接，驱动所述上连杆同步摆动，所述后连杆和所述上连杆在所述第一关节转动连接，所述中连杆和所述后连杆在所述第二关节处转动连接，所述下连杆和所述后连杆在所述第三关节处转动连接；

或者，其中一台所述电机在所述第二关节处与所述后连杆联动连接，驱动所述后连杆与所述电机同步摆动，另一台所述电机配合设置所述第二关节处，与所述中连杆联动连接，驱动所述中连杆与所述电机同步摆动，所述后连杆和所述中连杆在所述第二关节处转动连接，所述上连杆和所述后连杆在所述第一关节处转动连接，所述下连杆和所述后连杆在所述第三关节处转动连接；

或者，其中一台所述电机在所述第三关节处与所述后连杆联动连接，驱动所述后连杆与所述电机同步摆动，另一台所述电机配合设置所述第三关节处，与所述下连杆联动连接，驱动所述下连杆与所述电机同步摆动，所述后连杆和所述下连杆在所述第三关节处转动连接，所述后连杆和所述上连杆在所述第一关节处转动连接，所述后连杆和所述中连杆在所述第二关节处转动连接。

在动力的输入关节处，由于驱动机构在转动轴线上可以为后连杆和对应的与后连杆相邻的连杆提供转动支撑，在保证其转动轴线相同的情况下，可以使上述后连杆和对应的与后连杆相邻的连杆间隔设置，这可以给各连杆在空间的连接后可以有更多的选择，使结构安排更加合理，防止各连杆在运行过程中发生干涉，此外，在动力输入的关节处，所述后连杆和对应的与所述后连杆相邻的连杆也可以进行转动连接，具体的转动配合方式可以根据驱动机构的具体类型以及空间的大小等进行选择。

优选的，所述第一关节与第二关节之间的距离为D1，所述第三关节与第二关节之间的距离D2，D1＝D2或者D1≠D2，所述第一关节、第二关节和第三关节之间的连线不在同一直线上，而是形成三角形，所述D1和D2的值可以设置为相同的值，也可以根据需要进行选择，没有具体的的限制。

优选的，所述后连杆、前连杆、上连杆、中连杆和下连杆均可以设置为杆状、管状、板状、壳体状或者仿生形状中的一种，其中，所述的壳体形状是指将其中的一条或者多条连杆设置成带有容置空间的形状，使连杆既具备连杆的功能，又能容纳其他连杆或者零件。所述仿生形状是指模拟自然界生物的形状，例如，腿部形状，骨骼形状等。各连杆主要的作用是连接和支撑，故各连杆的形状和尺寸可以根据机器人造型或者其它方面的需要进行设置，各连杆的形状可以设置为一样，也可以将各连杆的形状设置为不一样，例如，将各连杆全部设置为圆杆状，或者将中连杆设置为大腿的形状，将中连杆和前连杆转动连接的第五关节设置为膝盖形状等等，也可以将各连杆进行美感化的设置，例如，所述杆状、管状、板状上可以设置花纹或者镂空形状，将杆状或者管状在长度方向上进行异径化设置等等。

优选的，所述杆状的截面积为圆形或者多边形，所述管状的截面积为圆形或者多边形，所述壳体状的截面积为圆形或者多边形，杆状、管状或者壳体状的截面积形状也可以根据造型的需要或者成本的控制等进行适应性的设计。

优选的，所述后连杆、前连杆、上连杆、中连杆和下连杆的材质为碳纤维、铝合金、钢、镁铝合金、镁合金、钛合金、或者高分子材料中的一种，其中，所述高分子材料为塑料或者尼龙等。各连杆的材质也可以根据需要进行选用，更优选的，所述后连杆、前连杆、上连杆、中连杆和下连杆的材质为碳纤维、铝合金和塑料。

优选的，还包括侧摆电机，所述侧摆电机的输出轴与所述支架联动连接，与机器人主体固定连接，所述侧摆电机的转动能带动支架、驱动机构和腿部机构在垂直于侧摆电机输出轴的平面内摆动。在支架上设置侧摆电机，使机器人腿部机构不仅能够前后弯曲，还可以实现侧向控制。

本申请的另外一个目地是提供一种机器人，所述机器人包括如上所述的机器人腿部结构。

本申请实施的优点：本申请提供了一种机器人腿部结构，包括支架、驱动机构和腿部机构，所述驱动机构固定在支架上，与腿部机构联动连接，所述腿部机构为包括前连杆、后连杆、上连杆、中连杆和下连杆的复合连杆机构，所述后连杆上设有第一关节、第二关节和第三关节且所述第一关节、第二关节和第三关节的连线形成第一三角形，所述前连杆上设有第四关节，第五关节和第六关节，所述第四关节、第五关节和第六关节的连线形成第二三角形，所述第一三角形和第二三角形经平移后完全重合，所述前连杆和所述后连杆间隔设置，所述上连杆通过第一关节与所述后连杆转动配合，所述中连杆通过第二关节与所述后连杆转动配合，所述下连杆通过第三关节与所述后连杆转动配合，所述上连杆通过第四关节与所述前连杆转动连接，所述中连杆通过第五关节与所述前连杆转动连接，所述下连杆通过第六关节与所述前连杆转动连接；所述驱动机构在后连杆的任意关节处与所述腿部机构联动连接，驱动所述后连杆和与所述后连杆相邻的对应连杆绕同一转动轴线独立转动，使所述第四关节、第五关节和第六关节向前弯曲或者向后弯曲；所述前连杆向下延伸形成小腿，所述小腿的底端设有足部，通过上述技术方案，使机器人的腿部机构可以完成更多的精细动作，即可以向前弯曲，也可以向后弯曲的，增强了机器人运动时的灵活性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本申请实施例所述的一种机器人腿部结构的结构示意图；

图2为本申请实施例所述的一种机器人腿部结构的结构示意图；

图3为本申请实施例所述的一种机器人腿部结构的结构示意图；

图4为本申请实施例所述的一种机器人腿部结构的结构示意图；

图5为本申请实施例所述的一种机器人腿部结构向前弯曲的结构示意图；

图6为本申请实施例所述的一种机器人腿部结构向后弯曲的结构示意图；

图7为本申请实施例所述的一种机器人腿部结构的结构示意图；

图8为本申请实施例所述的一种机器人腿部结构向前弯曲的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。

一种机器人腿部结构，如图1至图8所示，包括支架1、驱动机构2和腿部机构3，所述驱动机构2固定在支架1上，与腿部机构3联动连接，所述腿部机构3为包括前连杆301、后连杆302、上连杆303、中连杆304和下连杆305的复合连杆机构，所述后连杆302上设有第一关节306、第二关节307 和第三关节308且所述第一关节306、第二关节307和第三关节308的连线形成第一三角形，所述前连杆301上设有第四关节309，第五关节310和第六关节311，所述第四关节309、第五关节310和第六关节311的连线形成第二三角形，所述第一三角形和第二三角形经平移后完全重合，所述前连杆301和所述后连杆302间隔设置，所述上连杆303通过第一关节306与所述后连杆302转动配合，所述中连杆304通过第二关节307 与所述后连杆302转动配合，所述下连杆305通过第三关节308 与所述后连杆302转动配合，所述上连杆303通过第四关节309 与所述前连杆301转动连接，所述中连杆304通过第五关节310 与所述前连杆301转动连接，所述下连杆305通过第六关节311 与所述前连杆301转动连接；

所述驱动机构2在后连杆302的任意关节处与所述腿部机构3联动连接，驱动所述后连杆302和与所述后连杆302相邻的对应连杆绕同一转动轴线独立转动，使所述第四关节309、第五关节310和第六关节311向前弯曲或者向后弯曲；

所述前连杆301向下延伸形成小腿312，所述小腿312的底端设有足部313。

所述支架1用来与机器人的躯体或者其它机构进行连接，所述驱动机构2用来提供动力，所述腿部机构3为一个复合的连杆结构，由于述第一关节306、第二关节307和第三关节308 的连线形成三角形和所述第四关节309、第五关节310和第六关节311形成的三角形为两个全等的三角形，使所述第一关节 306、第二关节307、第五关节310和第四关节309的连线形成平行四边形，所述第二关节307、第三关节308、第六关节311 和第五关节310的连线形成平行四边形。

所述驱动机构2驱动所述后连杆302，以及在对应关节处与所述后连杆302相邻的连杆独立转动，可以完成更多腿部精细动作的控制。在具体的控制过程中，如果驱动机构2驱动所述后连杆302和与所述后连杆302相邻同速或者同向转动，可以实现腿部的圆周摆动，如果驱动机构2以不同的速度同向转动，或者反向转动时，可以实现前连杆301的关节处向前弯曲或者向后弯曲，当后连杆302和与之相邻的连杆的夹角为180 度或者0度时，各转动关节在同一直线上，可以实现协同运动体最大的伸展或者收缩，实现将腿伸直或者“勾腿”的动作。图5和图6示出了机器人腿部结构向前弯曲或者向后弯曲侧面示意图，图1示出了机器人腿部结构向前弯曲的立体结构示意图，图4示出了机器人腿部结构向后弯曲的立体结构示意图，图2和图3示出了机器人腿部结构的连杆在转动过程中的状态图。

所述驱动机构2可以为现有技术中能驱动两个相邻连杆绕同一轴线转动的任意的驱动机构2，在本申请的部分实施例中，采用了如下优选结构：如图1至图4所示，所述驱动机构2包括两台独立转动且其转动轴同轴线设置的电机21，其中一台所述电机21在所述后连杆302的任意关节处与所述后连杆302 联动连接，另一台所述电机21在对应关节处与所述后连杆302 相邻的对应连杆联动连接，为了便于电机21的安装，所述支架1可以设置为∩形或者Π形，两个所述电机21相对的设置在∩形或者Π形的开口处，且两个电机21的输出轴在同一轴线上。

在本申请的部分实施例中，如图1至图4所示，其中一台所述电机21在所述第二关节307处与所述后连杆302联动连接，驱动所述后连杆302与所述电机21同步摆动，另一台所述电机21配合设置所述第二关节307处，与所述中连杆304 联动连接，驱动所述中连杆304与所述电机21同步摆动，所述后连杆302和所述中连杆304在所述第二关节307处间隔设置且所述转动轴线重合设置，所述上连杆303和所述后连杆302 在所述第一关节306处转动连接，所述下连杆305和所述后连杆302在所述第三关节308处转动连接；在具体的实施过程中，如图1所示，所述上连杆303的后端左侧通过第一关节306与所述后连杆302转动连接，所述下连杆305的后端左侧通过第三关节308与所述后连杆302转动连接，所示上连杆303的前端右侧通过第四关节309与所述前连杆301转动连接，所示下连杆305的前端右侧通过第六关节311与所述前连杆301转动连接，所述中连杆304的后端右侧与其中一台电机联动连接，所示中连杆304的左侧与所述后连杆302间隔设置，所述后连杆302在第二关节307的左端与另一台电机联动连接，所述两台电机与第二关节307的转动轴线重合，所述中连杆304的前端左侧通过第五关节310与所述前连杆301转动连接。

在本申请的部分实施例中，如图7所示，其中一台所述电机21在所述第一关节306处与所述后连杆302联动连接，驱动所述后连杆302同步摆动，另一台所述电机21配合设置在所述第一关节306处，与所述上连杆303联动连接，驱动所述上连杆303同步摆动，所述后连杆302和所述上连杆303在所述第一关节306处间隔设置且所述转动轴线重合，所述中连杆 304和所述后连杆302在所述第二关节307处转动连接，所述下连杆305和所述后连杆302在所述第三关节308处转动连接，在具体的实施过程中，可以在动力的输入处采用与图1类似的结构。

在本申请的部分实施例中，如图8所示，其中一台所述电机21在所述第三关节308处与所述后连杆302联动连接，驱动所述后连杆302与所述电机21同步摆动，另一台所述电机 21配合设置所述第三关节308处，与所述下连杆305联动连接，驱动所述下连杆305与所述电机21同步摆动，所述后连杆302 和所述下连杆305在所述第三关节308处间隔设置且所述转动轴线重合设置，所述后连杆302和所述上连杆303在所述第一关节306处转动连接，所述后连杆302和所述中连杆304在所述第二关节307处转动连接，在具体的实施过程中，可以在动力的输入处采用与图1类似的结构。

在本申请的部分实施例中，其中一台所述电机21在所述第一关节306处与所述后连杆302联动连接，驱动所述后连杆302同步摆动，另一台所述电机21配合设置在所述第一关节 306处，与所述上连杆303联动连接，驱动所述上连杆303同步摆动，所述后连杆302和所述上连杆303在所述第一关节306 转动连接，所述中连杆304和所述后连杆302在所述第二关节 307处转动连接，所述下连杆305和所述后连杆302在所述第三关节308处转动连接，在具体的实施过程中，我们可以把上述上连杆303、中连杆304和下连杆305设置在所述前连杆301 和所述后连杆302之间，所述前连杆301和所述后连杆302设置在所述上连杆303、中连杆304和下连杆305的两端相对的面上，即所述上连杆303的后端左侧设置第一关节306与所述后连杆302转动连接，则所述上连杆303的前端右侧设置第四关节309与所述前连杆301转动连接；所述中连杆304的后端左侧设置第二关节307与所述后连杆302转动连接，所述中连杆304的前端右侧设置第五关节310，与所述前连杆301转动连接，所述下连杆305的后端左侧设置第三关节308与所述后连杆302转动连接，所述下连杆305的前端右侧设置第六关节 311与所述前连杆301转动连接，这样既能保证所述后连杆302 和所述上连杆303在所述电机21的驱动下独立转动，又可以保证所述各连杆可以有效的转动，不发生干涉，以保证所述第四关节309、第五关节310和第六关节311即可以向前弯曲，又可以向后弯曲；

在本申请的部分实施例中，其中一台所述电机21在所述第二关节307处与所述后连杆302联动连接，驱动所述后连杆302与所述电机21同步摆动，另一台所述电机21配合设置所述第二关节307处，与所述中连杆304联动连接，驱动所述中连杆304与所述电机21同步摆动，所述后连杆302和所述中连杆304在所述第二关节307处转动连接，所述上连杆303和所述后连杆302在所述第一关节306处转动连接，所述下连杆 305和所述后连杆302在所述第三关节308处转动连接，在具体的实施过程中，我们可以把上述上连杆303、中连杆304和下连杆305设置在所述前连杆301和所述后连杆302之间，所述前连杆301和所述后连杆302设置在所述上连杆303、中连杆304和下连杆305的两端相对的面上，即所述上连杆303的后端左侧设置第一关节306与所述后连杆302转动连接，则所述上连杆303的前端右侧设置第四关节309与所述前连杆301 转动连接；所述中连杆304的后端左侧设置第二关节307与所述后连杆302转动连接，所述中连杆304的前端右侧设置第五关节310，与所述前连杆301转动连接，所述下连杆305的后端左侧设置第三关节308与所述后连杆302转动连接，所述下连杆305的前端右侧设置第六关节311与所述前连杆301转动连接，这样既能保证所述后连杆302和所述上连杆303在所述电机21的驱动下独立转动，又可以保证所述各连杆可以有效的转动，不发生干涉，以保证所述第四关节309、第五关节310 和第六关节311即可以向前弯曲，又可以向后弯曲；

在本申请的部分实施例中，其中一台所述电机21在所述第三关节308处与所述后连杆302联动连接，驱动所述后连杆 302与所述电机21同步摆动，另一台所述电机21配合设置所述第三关节308处，与所述下连杆305联动连接，驱动所述下连杆305与所述电机21同步摆动，所述后连杆302和所述下连杆305在所述第三关节308处转动连接，所述后连杆302和所述上连杆303在所述第一关节306处转动连接，所述后连杆 302和所述中连杆304在所述第二关节307处转动连接，在具体的实施过程中，我们可以把上述上连杆303、中连杆304和下连杆305设置在所述前连杆301和所述后连杆302之间，所述前连杆301和所述后连杆302设置在所述上连杆303、中连杆304和下连杆305的两端相对的面上，即所述上连杆303的后端左侧设置第一关节306与所述后连杆302转动连接，则所述上连杆303的前端右侧设置第四关节309与所述前连杆301 转动连接；所述中连杆304的后端左侧设置第二关节307与所述后连杆302转动连接，所述中连杆304的前端右侧设置第五关节310，与所述前连杆301转动连接，所述下连杆305的后端左侧设置第三关节308与所述后连杆302转动连接，所述下连杆305的前端右侧设置第六关节311与所述前连杆301转动连接，这样既能保证所述后连杆302和所述上连杆303在所述电机21的驱动下独立转动，又可以保证所述各连杆可以有效的转动，不发生干涉，以保证所述第四关节309、第五关节310 和第六关节311即可以向前弯曲，又可以向后弯曲。

本申请中所述的转动连接，可以采用现有技术中常用的转动连接方式，例如，通过轴承，销轴，环状凸起和环状凹槽的卡接结构等来实现有效的转动连接。

在本申请的部分实施例中，所述第一关节306与第二关节 307之间的距离为D1，所述第三关节308与第二关节307之间的距离D2，在本申请的部分实施例中，所述D1＝D2，所述第一关节306、第二关节307和第三关节308之间的连线构成等腰三角形；在本申请另外的部分实施例中，所述D1≠D2，所述第一关节306、第二关节307和第三关节308之间的连线构成不等腰三角形。

所述后连杆302、前连杆301、上连杆303、中连杆304和下连杆305的形状可以设置为相同，也可以设置为不同，在本申请的部分实施例中，所述后连杆302、前连杆301、上连杆303、中连杆304和下连杆305的形状均可以设置为杆状、管状、板状、壳体状或者仿生形状中的一种，其中，所述的壳体形状是指将其中的一条或者多条连杆设置成带有容置空间的形状，使连杆既具备连杆的功能，又能容纳其他连杆或者零件。即具有容置功能，又具有连杆功能。例如，将所述后连杆302 设置成与其它连杆不相同的壳体状，能够将其它连杆全部或者部分包覆在壳体状连杆的内部，例如，将前连杆301和中连杆 304部分的包覆在壳体状后连杆302的内部。仿生形状是指模拟自然界生物的形状，例如，腿部形状，骨骼形状等。各连杆主要的作用是连接和支撑，故各连杆的形状和尺寸可以根据机器人造型或者其它方面的需要进行设置，例如，将各连杆全部设置为圆杆状，或者将中连杆304设置为大腿的形状，将中连杆304和前连杆301转动连接的第五关节310设置为膝盖形状等等，也可以将各连杆进行美感化的设置，例如，所述杆状、管状、板状上可以设置花纹或者镂空形状，将杆状或者管状在长度方向上进行异径化设置等等，此外，各连杆的长度比例也可以根据具体的使用环境进行适应性的调节。最后，各连杆的截面形状也可以进行调节，例如，所述杆状的截面积为圆形或者多边形等，所述管状的截面积为圆形或者多边形等，所述壳体状的截面积为圆形或者多边形等，所述杆状、管状或者壳体状的截面积形状也可以根据造型的需要或者成本的控制等进行适应性的设计，设计成不规则形状。

在本申请的实施例中，所述后连杆302、前连杆301、上连杆303、中连杆304和下连杆305的材质可以相同，也可以不同，其材质可以选用碳纤维、铝合金、钢、镁铝合金、镁合金、钛合金、或者高分子材料中的任意一种，其中，所述高分子材料为塑料或者尼龙等。在上述材料中，所述后连杆302、前连杆301、上连杆303、中连杆304和下连杆305的材质最好选用碳纤维、铝合金和塑料。

本申请的实施例中还包括侧摆电机4，所述侧摆电机4的输出轴与所述支架1联动连接，与机器人主体固定连接，所述侧摆电机4的转动能带动支架1、驱动机构2和腿部机构3在垂直于侧摆电机4输出轴的平面内摆动。在支架1上设置侧摆电机4，使机器人腿部机构3不仅能够前后弯曲，还可以实现侧向控制。

本申请的实施例还涉及一种机器人，所述机器人具有上述的任意机器人腿部结构。

本申请实施的优点：本申请提供了一种机器人腿部结构，包括支架、驱动机构和腿部机构，所述驱动机构固定在支架上，与腿部机构联动连接，所述腿部机构为包括前连杆、后连杆、上连杆、中连杆和下连杆的复合连杆机构，所述后连杆上设有第一关节、第二关节和第三关节且所述第一关节、第二关节和第三关节的连线形成第一三角形，所述前连杆上设有第四关节，第五关节和第六关节，所述第四关节、第五关节和第六关节的连线形成第二三角形，所述第一三角形和第二三角形经平移后完全重合，所述前连杆和所述后连杆间隔设置，所述上连杆通过第一关节与所述后连杆转动配合，所述中连杆通过第二关节与所述后连杆转动配合，所述下连杆通过第三关节与所述后连杆转动配合，所述上连杆通过第四关节与所述前连杆转动连接，所述中连杆通过第五关节与所述前连杆转动连接，所述下连杆通过第六关节与所述前连杆转动连接；所述驱动机构在后连杆的任意关节处与所述腿部机构联动连接，驱动所述后连杆和与所述后连杆相邻的对应连杆绕同一转动轴线独立转动，使所述第四关节、第五关节和第六关节向前弯曲或者向后弯曲；所述前连杆向下延伸形成小腿，所述小腿的底端设有足部，通过上述技术方案，使机器人的腿部机构可以完成更多的精细动作，即可以向前弯曲，也可以向后弯曲的，增强了机器人运动时的灵活性。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域技术的技术人员在本申请公开的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种机器人腿部结构，包括支架、驱动机构和腿部机构，所述驱动机构固定在支架上，与腿部机构联动连接，其特征在于：

所述腿部机构为包括前连杆、后连杆、上连杆、中连杆和下连杆的复合连杆机构，所述后连杆上设有第一关节、第二关节和第三关节且所述第一关节、第二关节和第三关节的连线形成第一三角形，所述前连杆上设有第四关节，第五关节和第六关节，所述第四关节、第五关节和第六关节的连线形成第二三角形，所述第一三角形和第二三角形经平移后完全重合，所述前连杆和所述后连杆间隔设置，所述上连杆通过第一关节与所述后连杆转动配合，所述中连杆通过第二关节与所述后连杆转动配合，所述下连杆通过第三关节与所述后连杆转动配合，所述上连杆通过第四关节与所述前连杆转动连接，所述中连杆通过第五关节与所述前连杆转动连接，所述下连杆通过第六关节与所述前连杆转动连接；

所述驱动机构在后连杆的任意关节处与所述腿部机构联动连接，驱动所述后连杆和与所述后连杆相邻的对应连杆绕同一转动轴线独立转动，使所述第四关节、第五关节和第六关节向前弯曲或者向后弯曲；

所述前连杆向下延伸形成小腿，所述小腿的底端设有足部。

2.根据权利要求1所述的机器人腿部结构，其特征在于，所述驱动机构包括两台独立转动且其转动轴同轴线设置的电机，其中一台所述电机在所述后连杆的任意关节处与所述后连杆联动连接，另一台所述电机在对应关节处与所述后连杆相邻的对应连杆联动连接。

3.根据权利要求2所述的机器人腿部结构，其特征在于，其中一台所述电机在所述第一关节处与所述后连杆联动连接，驱动所述后连杆同步摆动，另一台所述电机配合设置在所述第一关节处，与所述上连杆联动连接，驱动所述上连杆同步摆动，所述后连杆和所述上连杆在所述第一关节处间隔设置且两者的转动轴线重合，所述中连杆和所述后连杆在所述第二关节处转动连接，所述下连杆和所述后连杆在所述第三关节处转动连接；

或者，其中一台所述电机在所述第二关节处与所述后连杆联动连接，驱动所述后连杆与所述电机同步摆动，另一台所述电机配合设置所述第二关节处，与所述中连杆联动连接，驱动所述中连杆与所述电机同步摆动，所述后连杆和所述中连杆在所述第二关节处间隔设置且两者的转动轴线重合设置，所述上连杆和所述后连杆在所述第一关节处转动连接，所述下连杆和所述后连杆在所述第三关节处转动连接；

或者，其中一台所述电机在所述第三关节处与所述后连杆联动连接，驱动所述后连杆与所述电机同步摆动，另一台所述电机配合设置所述第三关节处，与所述下连杆联动连接，驱动所述下连杆与所述电机同步摆动，所述后连杆和所述下连杆在所述第三关节处间隔设置且两者的转动轴线重合设置，所述后连杆和所述上连杆在所述第一关节处转动连接，所述后连杆和所述中连杆在所述第二关节处转动连接。

4.根据权利要求2所述的机器人腿部结构，其特征在于，其中一台所述电机在所述第一关节处与所述后连杆联动连接，驱动所述后连杆同步摆动，另一台所述电机配合设置在所述第一关节处，与所述上连杆联动连接，驱动所述上连杆同步摆动，所述后连杆和所述上连杆在所述第一关节转动连接，所述中连杆和所述后连杆在所述第二关节处转动连接，所述下连杆和所述后连杆在所述第三关节处转动连接；

或者，其中一台所述电机在所述第二关节处与所述后连杆联动连接，驱动所述后连杆与所述电机同步摆动，另一台所述电机配合设置所述第二关节处，与所述中连杆联动连接，驱动所述中连杆与所述电机同步摆动，所述后连杆和所述中连杆在所述第二关节处转动连接，所述上连杆和所述后连杆在所述第一关节处转动连接，所述下连杆和所述后连杆在所述第三关节处转动连接；

或者，其中一台所述电机在所述第三关节处与所述后连杆联动连接，驱动所述后连杆与所述电机同步摆动，另一台所述电机配合设置所述第三关节处，与所述下连杆联动连接，驱动所述下连杆与所述电机同步摆动，所述后连杆和所述下连杆在所述第三关节处转动连接，所述后连杆和所述上连杆在所述第一关节处转动连接，所述后连杆和所述中连杆在所述第二关节处转动连接。

5.根据权利要求1所述的机器人腿部结构，其特征在于，所述第一关节与第二关节之间的距离设为D1，所述第三关节与第二关节之间的距离设为D2，D1＝D2或者D1≠D2。

6.根据权利要求1所述的机器人腿部结构，其特征在于，所述后连杆、前连杆、上连杆、中连杆和下连杆均可以设置为杆状、管状、板状、壳体状或者仿生形状中的一种。

7.根据权利要求6所述的机器人腿部结构，其特征在于，所述杆状的截面积为圆形或者多边形，所述管状的截面积为圆形或者多边形，所述壳体状的截面积为圆形或者多边形。

8.根据权利要求1所述的机器人腿部结构，其特征在于，所述后连杆、前连杆、上连杆、中连杆和下连杆的材质为铝合金、钢、镁合金、钛合金、或者高分子材料中的一种。

9.根据权利要求1所述的机器人腿部结构，其特征在于，所述机器人腿部结构还包括侧摆电机，所述侧摆电机的输出轴与所述支架联动连接，与机器人主体固定连接，所述侧摆电机的转动能带动支架、驱动机构和腿部机构在垂直于侧摆电机输出轴的平面内摆动。

10.一种机器人，其特征在于，包括权利要求1-9任一项所述的机器人腿部结构。

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